Защита фундамента от разрушения – способы выполнения и причины для беспокойства

Как укрепить фундамент частного дома?

Продолжительность эксплуатации основы строения ограничена временем. Под воздействием движений грунта, повышенной влажности и колебаний температуры происходит постепенное снижение прочности основания, воспринимающего нагрузки от массы постройки. Перед хозяевами возникает вопрос, как укрепить фундамент, чтобы остановить дальнейшее разрушение. Рассмотрим детально особенности различных технологий восстановления.

Для чего выполняется укрепление старого фундамента частного дома

Осмотр состояния основания и стен здания – обязательное мероприятие, которое должно выполняться ежегодно. С наступлением весеннего потепления удобно производить осмотр: после зимних холодов на стенах могут обнаружиться трещины, а растаявший снег позволяет тщательно изучить состояние цоколя. Восстановление основания частного строения позволяет:

  • повысить срок эксплуатации основы здания;
  • остановить дальнейшее растрескивание стен;
  • предотвратить перекашивание проемов;
  • сохранить целостность коробки строения;
  • избежать дополнительных расходов по косметическому ремонту.

Наличие трещин – серьезный повод для размышлений о предстоящем ремонте.

Нередко строениям, которые эксплуатировались в течение длительного времени, необходим ремонт

В каких случаях требуется укрепить фундамент – причины разрушения

Вопрос усиления основы дома беспокоит не только владельцев капитальных зданий с фундаментным основанием. Если допущены ошибки в расчетах или нарушена технология строительства, то неизбежен ремонт и легких хозяйственных построек – бани, беседки, дровницы. В этой ситуации нужно знать, как укрепить дом без фундамента.

Главные причины разрушения основания здания:

  • ошибки при проектировании. В процессе проектных работ допущены серьезные погрешности в расчетах, которые должны были учитывать вес здания;
  • нарушение требований технологии. При выполнении мероприятий по закладке основания были допущены отклонения;
  • изменение уровня расположения грунтовых вод. В период паводков изменяется глубина водоносных жил в грунте, насыщающих влагой основу дома;
  • повышение нагрузки на фундаментное основание. Усилия возрастают при увеличении количества этажей, изменении планировки или серьезной реконструкции;
  • выполнение строительных работ неподалеку от здания. Масштабные земляные работы способствуют сдвигам почвы;
  • вибрационное воздействие. Размещение вибрирующего производственного оборудования отрицательно влияет на состояние основы;

Чтобы избежать неприятностей, следует осуществить укрепление фундамента

  • ошибки при геодезических работах. На проектном этапе были допущены неточности при выполнении анализа почвы и определении уровня подземных вод;
  • повышенная сейсмическая активность. Уровень сейсмоактивности не учтен на расчетной и проектной стадии работ.

Усадка фундамента возможна как в старом строении, так и в недавно построенном доме.

Как укрепить фундамент в частном доме – подготовка к реставрации

Приняв решение заняться реставрационным ремонтом, следует подготовиться к работам:

  • оценить объем разрушений основания и коробки строения;
  • определиться с возможной причиной снижения прочности;
  • выбрать подходящий метод ремонтных работ.

Для получения достоверной информации по состоянию базы строения и выбора технологии восстановления, необходимо:

  • углубиться в грунт по контуру фундаментного основания постройки;
  • обеспечить доступ для ремонта ленточного или столбчатого фундамента.

Растрескивание и крошение – характерное поведение для базисов, требующих немедленной реставрации

Рекомендуемые размеры ремонтного приямка:

  • ширина, составляющая 70–90 см;
  • глубина, равная глубине основы.

Важно учесть и оценить ряд моментов:

  • используемый стройматериал;
  • количество разрушенных участков;
  • глубину и протяженность трещин;
  • соответствие технологии кладки;
  • состояние основы.

До начала восстановительных мероприятий следует диагностировать, завершились ли процессы усадки. Для этого произведите следующие действия:

  1. Приклейте маячки из бумаги на трещины. Контрольные полоски расположите под прямым углом к трещине, обеспечив предельное натяжение.
  2. Контролируйте отсутствие разрывов бумажных маячков. Порыв контрольных полосок подтверждает, что процесс разрушения продолжается.

О прекращении усадки свидетельствует отсутствие разрывов на протяжении длительного промежутка времени. Значит, можно начинать реставрационные работы.

Укрепленная основа станет особо стойкой и долговечной

Собираемся укрепить фундамент старого дома – методы восстановления

Применяются различные методы восстановления цоколя частного дома. Все виды восстановительных мероприятий повышают прочностные характеристики укрепляемой зоны, изменяют конструкцию ослабленного узла, частично разгружая его.

Ремонт производится различными способами:

  • использованием метода торкретирования;
  • путем дополнительной защиты стены железобетоном;
  • усилением части основания по буроинъекционной технологии;
  • формированием на проблемном участке железобетонной подушки.

Различные способы усиления основы дома предусматривают:

  • установку на подошве опорных балок;
  • крепление силовых накладок;
  • увеличение размеров опорной площадки;
  • наращивание толщины основы;
  • инъекционную цементацию;
  • напыление цементного состава;
  • завинчивание свайных опор;
  • погружение опорных элементов методом вдавливания;
  • бурение наклонных каналов с дальнейшим бетонированием.

Остановимся на особенностях наиболее распространенных методов.

Также для укрепления базы применяются буронабивные опоры

Как правильно укрепить фундамент старого дома методом торкретирования

Технология торкретирования предусматривает послойную подачу бетонного раствора под давлением на восстанавливаемую поверхность. Рабочая смесь, устойчивая к отрицательной температуре и влаге, герметизирует дефекты поверхности. Метод эффективен для заделки сквозных трещин и глубоких раковин. Торкретирование позволяет укрепить старое основание путем наращивания его толщины.

Какими видами торкретирования можно укрепить фундамент частного дома

Напыление рабочей смеси под давлением осуществляется различными методами:

  • сухим. Технология предусматривает подачу сухого песчано-цементного состава по шлангу со специальной насадкой и введение воды на выходе из насадки;
  • мокрым. Бетононасос подает по трубе готовый к употреблению бетонный раствор, который под повышенным давлением поступает из сопла.

Каждый метод имеет свои преимущества и слабые стороны. Достоинства сухого способа:

  • повышенная до 6 см толщина напыляемого слоя;
  • подача состава на увеличенные расстояния;
  • отсутствие необходимости в грунтовании поверхности;
  • повышенное сцепление с поверхностью;
  • увеличенный КПД и простота чистки аппарата;
  • минимальный объем отходов.
Читайте также:
Какой гриль выбрать для дачи — полезные рекомендации экспертов

Если базисная конструкция строения изготавливалась из кирпича, ее можно отремонтировать, используя торкретирование

Недостатки:

  • повышенная запыленность рабочей зоны;
  • отскакивание материала от поверхности;
  • необходимость применения защитных приспособлений;
  • значительное загрязнение участка работы.

Преимущества мокрой технологии:

  • простота нанесения;
  • отсутствие запыленности;
  • возможность применения неизрасходованного состава.

Слабые стороны:

  • повышенная продолжительность процесса;
  • уменьшенная до 3 см толщина наносимого слоя;
  • сложность очистки установки.

В зависимости от сложности выполняемых задач, консистенции раствора и характеристик рабочей установки производится выбор способа торкретирования.

Укрепление фундамента частного дома под частью дома – порядок действий

Планируя осуществлять торкретирование, соблюдайте последовательность операций:

  • Выкопайте траншею шириной 80–100 см по периметру дома.

Существует классическая технология усиления основы строения, которая применяется уже более ста лет

  • Очистите поверхность основы от земли и отслаивающихся частей.
  • Промойте или продуйте цокольную часть.
  • Свяжите арматурную решетку с ячейкой 10х10 см из прутьев диаметром 0,8 см.
  • Закрепите армирующую конструкцию к поверхности.
  • Приготовьте рабочую смесь, смешав цемент с песком в соотношении 1:3.
  • Подключите установку.
  • Производите напыление, обеспечивая толщину каждого слоя 0,5–0,7 см.

При выполнении работ соблюдайте следующие требования:

  • подавайте раствор, располагая насадку перпендикулярно к стене;
  • наносите состав, выполняя круговые движения;
  • держите сопло на расстоянии 1 м от поверхности.

Для повышения прочности сформированного массива ежесуточно увлажняйте поверхность.

Как укрепить старый фундамент частного дома железобетоном

Технология реставрации предусматривает сооружение по периметру здания железобетонной ленты, увеличивающей площадь контакта основы с грунтом и снижающей реакцию почвы.

Данное укрепление можно осуществить по границам всей основы

Очередность операций:

  1. Подготовьте приямок, охватывающий строение.
  2. Очистите поверхность бетона.
  3. Засыпьте на дно подушку из песка.
  4. Выполните отверстия для установки арматуры.
  5. Забейте металлические стержни.
  6. Соедините их арматурным каркасом.
  7. Соберите деревянную опалубку.

Затем залейте цементный раствор или бетон. После набора твердости засыпьте железобетонную ленту грунтом.

Как усилить фундамент в частном доме буроинъекционным методом

Современная технология предусматривает монтаж различных видов опор под основу строения на необходимую глубину. В результате формируются дополнительные сваи, предотвращающие усадку. Рассмотрим методы монтажа.

Ремонт фундамента частного дома – методы установки опорных свай

Применяются следующие способы установки опорных элементов:

  • завинчивание. Сваи вкручиваются под углом, пронизывая старую фундаментную базу. Возможен вариант их установки параллельно стене с использованием анкерного крепления;
  • вдавливание. Способ используется при реставрации старых оснований, которые могут разрушиться в результате вибрационного или ударного воздействия. Для вдавливания применяется специальное оборудование;
  • буроинъекционное наполнение. Методика предусматривает выполнение наклонных каналов под основанием, размещение в них стального каркаса и заполнение раствором бетона.

Применение углового варианта расположения опорных элементов более эффективно.

Буроинъекционное укрепление фундамента частного дома – плюсы и минусы

Буроинъекционный метод обладает следующими преимуществами:

  • используется для любых зданий;
  • не оказывает отрицательного воздействия на рядом расположенные строения;
  • применяется для домов, возведенных на различных грунтах;
  • позволяет равномерно распределить нагрузки на почву.

Единственный недостаток – повышенный уровень затрат на выполнение восстановительных работ.

Свайная технология – нюансы применения

Производя работы по буроинъекционной технологии, обратите внимание на следующие моменты:

  • значительное увеличение угла наклона опорных свай повышает внутренние напряжения;
  • повышение прочностных свойств достигается путем погружения металлических труб;
  • длина опор определяется в зависимости от уровня расположения плотного грунта;
  • размер сечения свай зависит от степени разрушения укрепляемого основания;
  • применение однородного раствора способствует повышению прочности опор.

Избежать ошибок поможет тщательное изучение технологии буроинъекционных работ.

Как укрепить фундамент частного дома по реставрационному методу

Имеется возможность усилить фундаментную базу промышленным способом, применяемым для восстановления памятников архитектуры. Очередность работ:

  1. Обеспечьте доступ к разрушенному участку.
  2. Очистите поверхность от грунта.
  3. Удалите оборудованием для алмазного бурения поврежденные участки.
  4. Обработайте поверхность гидроизоляционным составом.
  5. Установите металлические распорки, предотвращающие усадку.
  6. Разместите в полостях арматурный каркас.
  7. Залейте полости бетонным раствором.
  8. Установите дополнительные сваи.

Последовательно укрепляя поврежденные участки, восстановите прочность основы по всему периметру.

Заключение

Размышляя о восстановлении фундаментной базы ветхого строения, следует выбрать метод усиления. С принятием решения не стоит медлить, так как процессы разрушения со временем только прогрессируют. Следует тщательно изучить особенности технологии и придерживаться рекомендаций профессиональных строителей.

Основные дефекты фундаментов и способы их устранения

Дефекты фундамента здания проявляются при нарушении технологий строительной работы, невыполнения требований, которые устанавливает СНиП. Разрушение фундамента и повреждение оснований грунтового характера под сооружением требует комплексного ремонта с учетом причины, а также ее полным устранением.

Наиболее распространенные дефекты фундаментов и грунтовых оснований

Любые нарушения в фундаментном или грунтовом основании ведут к появлению деформации. Она может иметь 4 степени:

  • минимальная с появлением небольших трещин и снижением несущей способности;
  • средняя с появлением перекосов и крупных трещин;
  • катастрофическая с большим углом наклона и необходимостью замены фундамента;
  • неустранимая, которая устанавливается при снижении несущей способности у основания на 30% и более.

Наиболее распространенные дефекты фундаментов могут проявляться при строительстве или уже после длительного периода эксплуатации. Среди них:

  • просадка с появлением трещин на стенах;
  • тело фундамента получает изломы, сколы;
  • конструкция имеет трещины косого и вертикального типа;
  • кладка начинает расслаиваться с выпадением отдельных фрагментов;
  • сваи смещаются от своего первоначального положения, которое заложено проектом;
  • появление сырости, растворных пятен, выпучиваний, прогибов, а также трещин на стыках;
  • арматура, заложенная в бетонное основание, подвергается коррозии, что приводит к нарушению защитного слоя.
Читайте также:
Как определить глубину фундамента под пеноблоки

Если деформации подвергается фундаментное основание, то дефекты проявляются, как на отдельных участках, так и по всему периметру.

Основные причины дефектов

Основные дефекты фундаментов можно разделить на две группы в зависимости от характера возникновения причины. Устранение последствий дефектов проводится с учетом причины и ее происхождения. Первой группой будет набор природных факторов, которые воздействуют на грунтовое основание, используемом для расположение фундаментной основы. Среди них:

  • подмывание грунтовыми водами пород, что приходит к их перенасыщению влагой и снижению прочностных характеристик;
  • вымывание супеска или песка, в том числе частичное, с формированием пустот под основанием;
  • промерзание водонасыщенного грунта с вспучиванием;
  • дефекты фундаментного основания из-за проседаний или смещений почвы или грунтовых слоев.

Указанные характерные дефекты грунтовых оснований приводят к снижению несущей способности созданного фундамента.

Второй группой причин, которые могут вызвать дефекты, будут конструктивные причины.

Набор факторов, связанных с конструкцией:

  • ошибка в расчетах при выборе фундаментного основания на основе массы сооружения и площади с несущей способностью;
  • неверно проведены расчеты технологического характера при проектной работе;
  • нагрузка на фундамент не распределена равномерно;
  • технология строительного процесса не соблюдалась;
  • масса сооружения была увеличена уже при эксплуатации, в частности появилась надстройка или аналогичный элемент конструкции, которые не был учтен в первичных расчетах;
  • применение некачественных материалов вместо рекомендуемых;
  • дефекты гидроизоляции, возникшие из-за ее неправильной установки или отсутствия в достаточном количестве.

Дополнительной конструктивной причиной будет недостаточная армированность фундамента или ее отсутствие, что значительно снижает несущую способность основания.

Как определить, что фундамент поврежден

Для выявления повреждений фундамента требуется обратить внимание на основные признаки. Среди них:

  • конструкция начинает проседать;
  • в подвале появилась вода, а также дефекты стен подвальных помещений, включая вспучивания и аналогичные недостатки;
  • появились перекосы;
  • выпучивание, в том числе общего или локального характера;
  • боковые поверхности фундаментного основания разрушаются;
  • на цоколе появились высолы;
  • кладка разрушается;
  • дефекты грунтового покрытия, включая смещение.

Проверять целостность конструкции требуется даже при появлении одного признака, так как чем раньше будет устранена проблема, тем меньше затрат на это уйдет.

Описание дефектов по видам фундаментов

Для каждого типа фундамента есть перечень основных дефектов. Описание включает в себя набор признаков и причин, а также способ устранения.

Дефекты свайного фундамента

Свайный фундамент использует в качестве опор железные и железобетонные столбы, которые устанавливаются с распределением на них основной нагрузки от сооружения.

Среди распространенных признаков выделяется коррозия арматуры или железа, смещение опор с проектного расположения, а также трещины в бетоне с отслаиванием защитного слоя.

Для избежания таких проблем есть несколько способов:

  • правильные расчеты несущей способности;
  • выполнение всех правил монтажа;
  • обустройство систем водоотведения, которые устраняют излишек влаги от основания;
  • заполнение металлического столба бетонным раствором для сохранения от коррозии внутренней поверхности;
  • использование в качестве металла легированной стали.

Дополнительно все сваи и металлические элементы должны получать обработку с формированием защитного покрытия.

Дефекты ленточного фундамента

Для ленточного фундамента основными дефектами считаются трещины, перекосы, проседания, появление высолов и сырости, а также выпучивания и выпадение раствора из мест сопряжения.

В качество основных причин будет неверный расчет заглубления без учета характера почвы, технологические ошибки, обводненность грунта, любые дефекты грунтового покрытия.

Для устранения деформации фундаментного основания требуется соблюдать все строительные нормы, которые включают в себя проверку физико-химических свойств грунтовых пород, полноценные расчеты по несущей способности с равномерным распределением нагрузки на все участки.

Все поврежденные участки должны быть повторно забетонированы с закреплением армированных опор.

Дефекты бутового фундамента

У фундамента бутового типа среди характерных признаков выделяются трещины вертикального или косого типа, выход раствора, а также выпадение отдельных элементов в виде камней.

У такого типа основания причины деформирования и дефектов имеют схожий характер с ленточным фундаментом, то есть проблемы связаны с неверным расположением фундамента и грунтовыми дефектами, которые не были учтены.

Для всех поврежденных участков рекомендуется проведение полной реставрации с дополнительным армированием. Если проблемы связаны с наполнением грунта водой, то с помощью системы водоотвода водоносные слои обезвоживаются.

Как защитить фундамент от разрушения

Главным правилом по защите основания будет полноценная подготовка к созданию фундамента и проведение расчетов с проверкой характеристик грунтовых пород. Также важно соблюдать все правила технологии и СНиПа.

  • любой фундамент должен иметь хорошую гидроизоляцию без разрывов и повреждений;
  • при высокой обводненности грунта создаются системы водоотведения;
  • при необходимости увеличения нагрузки на основу требуется увеличить площадь фундамента;
  • расширение отместки с гидроизоляцией и увеличением угла наклона.

Места с деформацией укрепляются армированием и дополнительной заливкой. Рекомендуется проверять состояние фундамента не реже одного раза за полугодие.

Заключение

Фундамент может иметь много дефектов, связанных с ошибками при строительстве или природными факторами. Во всех случаях при обнаружении признаков деформации основания требуется проводить полную проверку и ремонтную работу. Это поможет избежать последующего капитального ремонта.

Читайте также:
Как обработать камень в домашних условиях своими руками: Ручная обработка камня +Видео

Защита трансформаторов от перегрузки – принцип действия

Электрооборудование и распределительные сети на подстанциях должны быть защищены от повреждения при аномальных токах и от неравномерного питающего напряжения. В этой статье мы рассмотрим, какие бывают виды защиты трансформаторов, зачем они нужны, принцип их работы.

  • 1 Виды защит
  • 2 Трехфазные выключатели и предохранители
  • 3 Принцип действия газовой защиты
  • 4 Автоматическая релейная защита
  • 5 Принцип действия токовой дифференциальной защиты

Виды защит

Все используемое оборудование в силовых распределительных установках защищено от кратковременных перегрузок и отключений от сети. Защита трансформатора от перенапряжений нужна, чтобы убедиться, что устройство выдержит напряжение гораздо выше номинального.

Для защиты от перенапряжений осуществляется подбор предохранителей. При аварийном отключении одного из трансформаторов, несколько таких же устройств, введенных в работу, будут компенсировать номинальное напряжение в сети, благодаря чему удастся избежать аварийной ситуации.

Основные и резервные виды защиты силовых трансформаторов:

  • Предохранители и трехфазные выключатели;
  • Дифференциальная защита трансформатора;
  • Газовая защита трансформатора;
  • Дифференциальная защита трансформатора;
  • Пожарная защита;
  • Сигнальная страховка при помощи специальных компьютерных программ.

Видео: проверка защиты трансформатора

Трехфазные выключатели и предохранители

Данный вид защиты трансформаторов применяется для контроля в достаточно мощных распределительных сетях. Также с их помощью удается осуществлять надежную защиту от грозовых скачков напряжения. Они очень эффективны в условиях производства для защиты и стабилизации напряжения.

Принцип действия газовой защиты

В типовой защите силового трансформатора имеется газовое реле. Оно состоит из двух отделений, каждое из которых выполняет определенную функцию. Первая из камер служит для контроля нагнетающего газа из масла, она установлена прямо над расширительным баком. Когда уровень газа, проходя через масло, доходит до максимума, камера начинает в небольших количествах его выпускать, это происходит в виде небольших выхлопов или постепенного открытия клапанов. В данной конструкции сигнализатором допустимого уровня газа служит простой поплавок.

Фото – Газовая защита

Индикатор может не только показывать уровень заполнения резервуара маслом, но и контролировать проходимость газов, диагностируя режим работы трансформатора в целом. Настроить правильную работу данного реле может обученный работник электроустановки.

Второе отделение газового реле подключается непосредственно к масляному контуру трансформатора и соединяет его вертикальные каналы, открывая путь для поднимающегося газа.

Мембрана в расширительном баке выступает в качестве индикатора изменения давления. Внезапное повышение давления масла сжимает мембрану, и диафрагма начинает двигаться. Также это движение может происходить из-за изменения атмосферного давления. Благодаря этому срабатывает специальный клапан, который отключает трансформатор, и включается короткозамыкатель. Мембрана газового реле – это очень нежная антикоррозийная деталь, при малейшем отклонении или повреждении она перестает корректно работать и нуждается в полной замене.

Автоматическая релейная защита

Реле защиты в трансформаторе представляет собой небольшую емкость с маслом, совмещенную с соединительной трубкой, выходящей из главного резервуара устройства. Используется в установках, таких как трансформаторы дуговой плавки, морская техника, ГПП и т.д. Служит для защиты от коротких замыканий. Реле состоит из двух основных элементов: резервуара и поплавка. Поплавок крепится на шарнире таким образом, что он может двигаться вверх и вниз в зависимости от уровня масла в резервуаре реле. На поплавок установлен ртутный выключатель. Положение выключателя зависит от положения поплавка.

Фото – Защита реле

Нижний элемент состоит из перегородки и ртутного индикатора. Эта пластина крепится плавкими шарнирами прямо напротив входа реле в трансформатор таким образом, что при поступлении масла с высоким давлением происходит его вытеснение. Помимо этих основных элементов реле в нем есть также газовые камеры, провода, клеммы, сигнальные кабеля и т.д.

Помимо этих основных элементов реле, в нем есть также газовые камеры, провода, клеммы, кабеля нейтрали и т.д.

Принцип действия релейной защиты трансформатора очень прост, схема дана ниже. Он является механическим приводом, и всякий раз, когда появляются незначительные внутренние неисправности в трансформаторе, такие как нарушение изоляции, поломка сердечника трансформатора и прочее, падает уровень масла в баке трансформатора, из-за чего ртутный индикатор отключает его от сети питания. Конечно, это не решает проблему, но все же значительно продлевает срок службы кабелей, нормализуя предусмотренный ток в линии.

Фото – Принцип работы

Принцип действия токовой дифференциальной защиты

Как правило, дифференциальная или тепловая защита устанавливается в высоковольтных «сухих» трансформаторах мощностью не более 5MVA с выключателями и контроллерами для защиты от замыканий и перенапряжений.

Фото – Продольная дифференциальная защита

У такой защиты есть определенные преимущества по сравнению с прочими видами:

  • с помощью реле могут быть обнаружены неисправности в ТМГ изоляционного масла;
  • дифференциальное реле, как правило, сразу реагирует на любые повреждения цепей, в зависимости от их классификации;
  • данные защитные устройства могут самостоятельно обнаружить практически все ошибки.

    Дифференциальная защита имеет самый простой принцип работы и устанавливается прямо в трансформаторный шкаф. Дифференциальные реле сравнивают между собой первичный и вторичный ток нагрузки, если находят дисбаланс между ними, то срабатывает защита.

    Как видите, технологические способы защиты трансформатора основаны на контроле неравенства номинальных показателей. Это может быть уровень масла, тока, напряжения сети и т.д. Особое внимание нужно уделять защите масляных трансформаторов. В частности диагностика параметров с применением микропроцессорных технологий сможет решить многие проблемы.

    Читайте также:
    Как повесить часы на стену без сверления

    Микропроцессор автоматически контролирует уровень поступающего масла в резервуар. Как только оно достигнет критического уровня, защита отключает питание устройства. Данная технология контроля в основном используется для собственных, распределительных сетей, подстанций, трансформаторов «масляного типа» с мощностью до 10-15 кВ.

    Согласно ПУЭ, дистанционная или программная защита трансформатора устанавливается при напряжении сети от 6кВ до нагрузки и от 35кВ после нее, расчет установок производится только квалифицированным работником. Ранее для защиты пользовались вакуумными методиками, но поплавки оказались более действенными, значительно увеличив порог срабатывания защиты.

    Купить устройства для защиты трансформаторов можно в любом городе России и Украины: Киеве, Москве, Санкт-Петербурге Вологде. Средняя стоимость – от 8000 рублей.

    Защита трансформатора от перегрузки

    На сегодняшний день практически все электрические сети на подстанциях должны иметь надежную защиту от перегрузки. Чтобы обеспечить надежную защиту, вам необходимо знать, как выполняется защита трансформатора от перегрузки.

    В этой статье мы рассмотрим основные виды защиты и принцип их работы.

    Защита трансформатора от перегрузки: основные виды

    Все оборудование, которое используется в силовых установках должно быть надежно защищено от образования кратковременных перегрузок. Защита трансформатора от перенапряжений может потребоваться, чтобы проверить, какие нагрузки сможет выдержать устройство. Для защиты обычно специалисты используют предохранители. Если один трансформатор выполнит аварийное завершение работы, тогда другие устройства смогут полностью компенсировать номинальное напряжение. Именно этот процесс позволит обеспечить надежную работу устройства.

    Теперь мы решили предоставить вашему вниманию основные виды защиты силовых трансформаторов:

    1. Предохранители и специальные трехфазные выключатели.
    2. Использование дифференциальной защиты устройства.
    3. Газовая защита трансформатора.
    4. Пожарная защита.
    5. Сигнальная страховка с помощью компьютерных программ.

    Это основные виды защиты, которые могут использоваться на сегодняшний день.

    Трехфазные выключатели и предохранители

    Этот вид защиты может применяться для мощных распределительных сетей. Также при необходимости вы достаточно легко сможете обеспечить защиту от грозовых скачков. Выключатели считаются достаточно эффективными и применять их можно для стабилизации напряжения. При необходимости можете прочесть про принцип работы трансформатора.

    Принцип работы газовой защиты

    В типовой защите силового трансформатора вы сможете найти газовое реле. Реле состоит из двух отделений, которые выполняют разнообразные функции. Первая камера будет служить для контроля нагнетающего газа из масла. Ее необходимо установить возле расширительного бака. Когда масло дойдет до определенного уровня, тогда бак начнет его выпускать в определенных количествах. В этой ситуации сигнализатором будет служить специальный поплавок.

    Индикатор не всегда будет показывать уровень масла. Иногда это устройство будет контролировать проходимость газов диагностируя работу трансформатора. Настроить правильную работу этого реле сможет специальный работник. Второе отделение устройства будет подключено к контуру трансформатора и будет его соединять, открывая путь для поднимающегося газа.

    Мембрана в расширительном баке будет выступать в качестве индикатора изменения давления. Если давление повысится, тогда этот процесс сожмет мембрану и диафрагма начнет двигаться. Также движение может происходить в результате изменения атмосферного давления. В результате этого процесса трансформатор прекратит свою работу. Мембрана газового реле – это нежная антикоррозийная деталь, которая может перестать работать корректно при малейшем повреждении.

    Автоматическая релейная защита

    Реле защиты в трансформаторе представляет небольшую емкость, в которой будет находиться масло. Эту деталь могут использовать в трансформаторах дуговой плавки. Устройство необходимо для защиты трансформатора от перенапряжения. Реле состоит из поплавка и специального резервуара. Поплавок необходимо закрепить на шарнире, чтобы он мог свободно двигаться в зависимости от уровня масла. На поплавок также устанавливают специальный ртутный выключатель. Его положение будет зависеть от уровня масла.

    Нижний элемент может состоять из специального реле. Эта пластина будет закреплена специальными шарнирами. Основные элементы реле также могут иметь специальные камеры, клеммы и сигнальные кабеля.

    Принцип действия релейной защиты трансформатора считается достаточно простым. Он считается специальным механическим приводом, который способен самостоятельно отключить трансформатор, если в нем возникнут определенные неисправности. Конечно, этот процесс не решит проблему, но сможет значительно продлить срок службы вашего устройства. Если вы не знаете устройство автотрансформатора, тогда можете про него прочесть.

    Принцип действия токовой дифференциальной защиты

    Обычно дифференциальная или тепловая защита может устанавливаться в высоковольтных трансформаторах. Также выключатели должны иметь контроллеры.

    Эта защита может иметь определенные преимущества:

    1. С помощью реле вы можете обнаружить неисправности в ТМГ.
    2. Дифференциальное реле реагирует на любые повреждение цепей.
    3. Защитные устройства могут обнаружить практически все ошибки.

    Дифференциальная защита имеет простой принцип работы. Реле также способно сравнивать первичный и вторичный ток. Как видите, технологические способы защиты трансформатора основаны на равенстве номинальных показателей. Особое внимание, вам необходимо уделять защите масляных трансформаторов. Решить подобные задачи можно благодаря использованию микропроцессорных технологий.

    Микропроцессор самостоятельно может контролировать уровень масла. Если оно достигнет критического уровня, тогда защита самостоятельно отключит устройство. Обычно эту технологию используют для собственных сетей. В правилах ПУЭ указано, что программная защита трансформатора должна применяться для устройств с мощностью от 6 Кв до 35 кВ. Расчет установки должен проводить сотрудник, который обладает необходимыми знаниями. Купить устройства для защиты трансформаторов вы сможете практически в любом городе. Надеемся, что эта информация будет полезной и интересной.

    Читайте также:
    Как использовать подпорные стенки в ландшафтном дизайне — 75+ функциональных и эстетичных идей

    Основные защиты силового трансформатора

    Трансформаторы и автотрансформаторы конструктивно весьма надежны благодаря отсутствию у них движущихся или вращающихся частей. Несмотря на это, в процессе эксплуатации возможны и практически имеют место их повреждения и нарушения нормальных режимов работы. Поэтому трансформаторы и автотрансформаторы должны оснащаться соответствующей релейной защитой.

    Все основные виды защиты трансформатора можно разделить на две группы:

    • основные
    • резервные.

    В соответствии с назначением для защиты трансформаторов (автотрансформаторов) при их повреждениях и сигнализации о нарушении нормальных режимов работы применяются следующие типы защит:

    • Дифференциальная защита для защиты при повреждениях обмоток, вводов и ошиновки трансформаторов (автотрансформаторов)
    • Токовая отсечка мгновенного действия для защиты трансфер мотора (автотрансформатора) при повреждениях его ошиновки, вводов и части обмотки со стороны источника питания
    • Газовая защита для защиты при повреждениях внутри бака трансформатора (автотрансформатора), сопровождающихся выделением газа, а также при понижениях уровня масла.
    • Максимальная токовая или максимальная направленная защита или эти же защиты с пуском минимального напряжения для защиты от сверх токов, проходящих через трансформатор (автотрансформатор), при повреждении как самого трансформатора (автотрансформатора), так и других элементов, связанных с ним. Защиты от сверх токов действуют, как правило, с выдержкой времени.
    • Защита от замыканий на корпус
    • Защита от перегрузки, действующая на сигнал, для оповещения дежурного персонала или с действием на отключение на подстанциях без постоянного дежурного персонала.
      Кроме того, в отдельных случаях на трансформаторах (автотрансформаторах) могут устанавливаться и другие виды защиты.

    Релейная защита трансформатора – это система, состоящая из измерительных и коммутационных устройств, отключающая трансформатор при ненормальных режимах работы и в случае ситуаций приводящих к повреждению.

    К ненормальным и опасным режимам работы силового трансформатора относятся:

    • перегрузка по одной или трем фазам, приводящим к повышению тока, проходящего через обмотки,
    • замыкание на землю или на нейтраль одного или всех выводов трансформатора с высокой или низкой стороны,
    • межфазные замыкания внутри обмоток и со стороны выводящих шин,
    • замыкания внутри обмоток трансформатора.

    Во всех этих случаях сигналом возникновения опасной ситуации служат повышение проходящего через короткозамкнутый участок тока и понижение напряжения.

    Релейная защита должна надежно зафиксировать отклонение тока или напряжения и отключить трансформатор или поврежденный участок.

    Из изложенного следует, что защита трансформаторов и автотрансформаторов должна выполнять следующие функции:

    • отключать трансформатор (автотрансформатор) от всех источников питания при его повреждении;
    • отключать трансформатор (автотрансформатор) от поврежденной части установки при прохождении через него сверх тока в случаях повреждения шин или другого оборудования, связанного с трансформатором (автотрансформатором), а также при повреждениях смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей;
    • подавать предупредительный сигнал дежурному персоналу подстанции (или электростанции) при перегрузке трансформатора (автотрансформатора), выделении газа из масла, понижении уровня масла, повышении его температуры.

    Защита по максимальному току (МТЗ)

    Защита по максимальному току трансформатора срабатывает при превышении тока, проходящего через трансформатор (Рис. 1). Реле автоматики А0 и А1 срабатывают при токе, превышающем ток короткого замыкания для данной обмотки. Измерение тока осуществляется через трансформатор тока, включенного на две шины А и С.

    При наличии межфазного замыкания на шине В через другие шины все равно протекает большой ток. Одно или два реле автоматики запускают цепь запуска реле времени Т.

    Задержка реле времени требуется для лучшей селективности защиты – чем ближе трансформатор по линии к источнику энергии, тем меньшее должно быть время срабатывания. Реле времени через определенный промежуток времени запускает промежуточное реле.

    L, управляющей цепью реле отключения YAT. Реле отключения после срабатывания отключает входы и выходы трансформатора от источника и потребителя энергии и блокируется по цепям либо реле времени, либо промежуточного реле.

    Силовые трансформаторы относительно малой мощности обычно защищают предохранителями со стороны высшего напряжения и предохранителями или автоматами со стороны отходящих линий низшего напряжения. Ток плавкой вставки высоковольтного предохранителя выбирается с учетом отстройки от бросков тока намагничивания при включении силового трансформатора под рабочее напряжение. С учетом этого номинальный ток предохранителя.

    Резервная токовая защиты

    В качестве резервной защиты трансформаторов тупиковых и отпаечных подстанций используется максимальная токовая защита (МТЗ) с пуском напряжения или без пуска напряжения.

    МТЗ устанавливается на каждой стороне трансформатора. Со стороны питания (110кВ,220кВ) МТЗ, как правило, действует с дву­мя выдержками времени.

    С меньшей выдержкой времени на отключение ввода 10кВ, а с большей – на отключение трансформатора со всех сторон.

    В случае, когда с высокой стороны трансформатора установле­ны короткозамыкатель и отделитель, основные защиты без выдержки времени, а резервные защиты с наибольшей выдержкой времени действуют на включение короткозамыкателя, тем самым создавая искусс­твенное однофазное короткое замыкание, отключаемое защитой пита­ющих линий. В бестоковую паузу (при АПВ питающих линий) произво­дится автоматическое отключение отделителя, после чего повреж­денный трансформатор (автотрансформатор) оказывается полностью отключенным.

    Передача команды – импульса на отключение выключателя с пи­тающей стороны линии при повреждении в трансформаторе, не имею­щем выключателя с высокой стороны, может выполняться и без вклю­чения короткозамыкателя (для создания искусственного короткого замыкания).Такая команда может подаваться с помощью телеотключе­ния по высокочастотному каналу.

    Читайте также:
    Компактное хранение одеял и подушек: 2 простых способа

    С целью ближнего резервирования защит трансформатора пре­дусматривается резервная независимая МТЗ-110кВ.

    Эта защита является полностью автономной как по цепям то­ка,оперативным цепям, так и по выходным цепям.

    Резервная МТЗ-110 с выдержкой времени большей времени сра­батывания основной МТЗ-110 действует на отдельную катушку включения короткозамыкателя или на отдельную катушку отключения выключателя на стороне 110кВ.

    С выдержкой времени большей времени действия защит на включение короткозамыкателя УРОКЗ действует на отключение отделителя.

    При этом допускается разрешение отделителя во имя спасения самого трансформатора.

    На отпаечных трансформаторах и тупиковых подстанциях 110кВ могут применяться и одноступенчатые токовые защиты нулевой пос­ледовательности, действующие на отключение трансформатора.

    На автотрансформаторах транзитных подстанций с высшим напряжением 220-750кВ в качестве резервных защит используются дистанционные защиты (ДЗ) и направленные токовые защиты нулевой последовательности (НТЗНП).

    Дистанционные защиты предназначены для отключения междуфаз­ных к.з., а НТЗНП – для отключения одно- и двухфазных к.з. на землю.

    Как правило, на высшей и средней стороне АТ устанавливаются двухступенчатая ДЗ и 3-х ступенчатая НТЗНП.

    Оперативное ускорение (О/У) первых или вторых ступеней ДЗ и НТЗНП стороны высшего или среднего напряжения АТ ( время 0,3-0,6 сек) вводится оперативным персоналом в случае вывода из работы дифференциальной защиты трансформатора, дифзащиты ошиновки выс­шего напряжения АТ, дифзащиты шин среднего напряжения.

    Цель О/У резервных защит АТ – ускорить действие резервных защит АТ при близких внешних к.з. или к.з. в самом АТ.

    Следует отметить, что на время ввода О/У резервных защит, возможно их неселективное действие при к.з. в прилегающей сети.

    Резервные защиты АТ стороны высшего напряжения действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на отключение всех выключате­лей высшего напряжения, а со второй (большей) – на отключение АТ со всех сторон.

    На ПС, имеющих на стороне 330кВ схему первичных соединений “полуторная”, резервные защиты стороны 330кВ АТ действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на деление шин 330кВ (отключение всех выключателей В12), со вто­рой – на отключение выключателей 330кВ своего АТ, и с третьей (наибольшей) – на отключение своего АТ со всех сторон.

    Резервные защиты стороны среднего напряжения АТ при схеме первичных соединений этой стороны “секционированная С.Ш.” дейс­твуют с первой выдержкой времени на отключение ШСВ, со второй – на отключение своей стороны и с третьей – на отключение АТ со всех сторон.

    Такое ступенчатое действие резервных защит позволяет сохра­нить в работе те АТ, которые отделяются от места к.з. после де­ления систем шин.

    Автоматическое ускорение (А/У) резервных защит при включении выключателя стороны высшего напряжения (А/У – 750,

    А/У-330) и при включении выключателей стороны среднего напряже­ния ( А/У-220, А/У-110) действует на отключение выключателя, включаемого на к.з. ключом управления или устройством ТАПВ.

    При этом на каждой стороне АТ ускоряются до 0,4-0,5 сек I и II ступени ДЗ и II ненаправленная ТЗНП.

    Индивидуальная защита от непереключения фаз выключате­лей стороны среднего и высшего напряжения АТ

    Защита выполняется только на выключателях с пофазным управ­лением.

    Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при включении выключателя одной или двумя фазами.

    Защита действует на отключение трех фаз включаемого выклю­чателя.

    Выдержка времени защиты (0,15 ¶ 0,25 сек) выбрана по усло­вию отстройки от разновременности включения фаз выключателя.

    Защита от неполнофазного режима на стороне 330 кВ (750) АТ (ЗНР-330)

    Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при неполнофазном отключении одного выключателя 330 кВ АТ и трехфазном отключении второго выключателя 330 кВ АТ.

    Защита, как правило, действует на отключение АТ со всех сторон.

    Выдержка времени ЗНР-330 на 0,3 сек выше выдержки времени индивидуальной защиты от непереключения фаз выключателя.

    На АТ-750кВ для контроля состояния изо­ляции вводов 750кВ АТ применяется устройство КИВ-750.

    Принцип действия устройства – измерение геометрической сум­мы токов, протекающих под воздействием рабочего напряжения через изоляцию вводов 750 кВ трех фаз.

    При исправной изоляции геометрическая сумма токов, входящих в реле типа КИВ, близка к нулю. В случае частичного повреждения изоляции ввода одной из фаз появляется ток небаланса, который фиксируется защитой.

    Устройство типа КИВ имеет измерительный элемент для опера­тивного контроля и отключающий элемент.

    Отключающий элемент действует на отключение АТ со всех сто­рон.

    Защита от перегрузки

    В качестве такой защиты устанавливается токовая защита, действующая с выдержкой времени на сигнал в случае перегрузки по току любой обмотки трансформатора.

    Видео: Дифференциальная защита трансформатора

    Газовая защита трансформатора

    Защита трансформатора от перенапряжения и перегрузки

    Среди электроустановок, применяемых для преобразования и передачи электроэнергии, трансформаторы являются наиболее дорогими устройствами. Тем не менее они способны работать без перебоя в течении всего срока эксплуатации, и даже более того, но при условии, что на прибор не будут воздействовать аварийные режимы. Для борьбы с любыми нарушениями нормальной работы на практике применяется защита трансформаторов.

    Читайте также:
    Как сделать простой макушатник своими руками

    Виды повреждений

    В связи с тем, что трансформатор включается в работу совместно с другими устройствами, любые повреждения на питающей линии, в низковольтных цепях или внутри бака одинаково опасны.

    Среди актуальных видов аварий следует отметить следующие:

    • Короткое замыкание между обмотками;
    • Замыкание обмотки на корпус;
    • Межфазные замыкания в линии;
    • Межвитковые замыкания;
    • Повреждение встроенного оборудования;
    • Перегрев мест подключения, электрических контактов;
    • Обрыв в цепи, нарушение целостности точек подключения или обмоток;
    • Нарушение крепления железа, расшихтовка листов при ослаблении стяжек ярма с последующим перекрытием или разрушением витков.

    Деление защит трансформаторов на основные и резервные

    Любой вид повреждения в трансформаторе несет потенциальную опасность, как целостности оборудования, так и надежности работы всей энергосистемы. Поэтому крайне важно грамотно отстраивать работу защит на электростанциях, тяговых и трансформаторных подстанциях, местных КТП и ТП. Для этой цели защита трансформатора условно подразделяется на две категории – основную и резервную.

    Основная защита – это такой вид автоматики, который направлен на анализ внутреннего состояния трансформатора (обмоток, железа, дополнительного оборудования). Данный тип охватывает как само устройство, так и прилегающие к нему шины, провода и т.д.

    Резервная защита охватывает те нарушения в работе, которые происходят за пределами трансформатора, но могут непосредственно повлиять на его проводники и внутренние элементы. Это всевозможные перегрузки, замыкания и перенапряжения в линиях, на смежных устройствах и т.д.

    Разновидности защит и их суть

    Все защиты для трансформаторов должны обладать достаточным быстродействием, чтобы вовремя отключить опасный режим. Так как при возникновении сверхбольших электрических величин он запросто приведет к разрушению изоляции, отпуску металла, возгораниям и прочим неприятным последствиям.

    Для предотвращения перегрузок выполняется установка того или иного вида защиты на трансформатор. Какая именно защита используется на понижающих подстанциях, в оборудовании распределительных устройств, определяется местными условиями и особенностями режима работы.

    Продольная дифференциальная защита

    Область применения дифференциальной токовой защиты охватывает как сам силовой трансформатор, так и окружающие его присоединения вплоть до измерителей токовой нагрузки. Нормальным режимом работы каждого трансформатора считается равномерное перераспределение нагрузки между всеми тремя фазами, когда электрический ток в каждой из них получается приблизительно одинаковым.

    Продольные дифференциальные защиты осуществляют сравнение токовой нагрузки во всех фазах. Так как ток примерно одинаков, то их геометрическая сумма должна равняться нулю. В результате сравнения получается, что токовая составляющая отсутствует или слишком мала для реакции. Но, как только произойдет замыкание одной фазы или сразу между несколькими, токи в них перестанут компенсировать друг друга, и их сумма будет отличаться от нуля, сработает дифференциальная отсечка.

    Рис. 3. Пример дифференциальной защиты

    Релейная

    Для предотвращения повреждения трансформаторов применяется достаточно большое количество релейных защит. Однако отдельного внимания заслуживает реле контроля уровня масла. Этот вид предусматривает контроль за состоянием изоляционной среды. Конструктивно реле представляет собой поплавок с контактами, который удерживается выше контактов цепи срабатывания.

    Если аварийный режим приведет к утечке масла и последующему снижению менее нормы, после которой может произойти пробой, произойдет отключение. Может располагаться в основном баке или иметь резервную релейную защиту в расширителе, которая предварительно даст сигнал о начале процесса.

    Тепловая

    Основой для тепловой защиты в трансформаторах служит классическая термопара. Место ее расположения определяется типом устройства, его мощностью и габаритами, так как перегрев может привести к нарушению изоляционных свойств, привести к термическому расширению масла.

    К наиболее эффективным местам размещения относятся:

    • в верхней части бака;
    • у высоковольтных вводов;
    • в обмотках.

    Имеет две ступени – первая производит включение резервных вентиляторов или других средств охлаждения. Вторая, если первой не удалось сбросить перегрев ниже предельного значения, производит отключение трансформатора.

    Токовая отсечка

    Данный вид защиты применяется для отключения повреждения, которое могло возникнуть внутри трансформатора. Она размещается со стороны вводов защищаемого трансформатора, однако воздействие охватывает все обмотки, с которых может быть подано напряжение. Особенностью ее применения является схема питания, которая используется в соответствующей линии.

    Так для трехфазных цепей с изолированной нейтралью токовая отсечка должна устанавливаться в двух фазах. А при использовании цепей с глухозаземленной нейтралью защита должна применяться в каждом фазном присоединении. При отключении трансформатора полностью отсутствует какая-либо выдержка времени.

    Недостатком отсечки является срабатывание исключительно на токи большой величины. Поэтому некоторые межфазные КЗ, межвитковых или КЗ на землю в цепи с изолированной нейтралью могут остаться незамеченными. На практике это один из самых простых способов, отключающих трансформатор в аварийном режиме.

    Газовая защита

    Газовое реле, как вид защиты, нашло широкое применение в маслонаполненных трансформаторах, где роль диэлектрика, разделяющего токоведущие элементы и заземленную конструкцию корпуса, выполняет трансформаторное масло. В нормальном режиме работы понижающие трансформаторы не воздействуют на жидкий диэлектрик, и масло пребывает в постоянном физическом состоянии.

    Но, в случае возникновения межвитковых замыканий, контакта проводников со сталью или других ситуаций внутри бака горение дуги или разогрев металла приводит к локальному закипанию масла. От этого места и начинается выделение газов, которые поднимаются в верхнюю точку емкости.

    Рис. 5. Пример газовой защиты

    Читайте также:
    Когда сажать рассаду цветов и овощей? Узнайте, какую рассаду сажают в феврале!

    Для всей емкости верхняя точка – это расширительный бак, поэтому устанавливают газовое реле в соединительной трубе между расширителем и баком трансформатора. Конструктивно газовая защита представляет собой поплавок, с двумя контактами. При погружении в масло поплавок находится в незамкнутом положении. Как только выделившиеся газы поднимутся по трубе, поплавок упадет и замкнет контакты, масляный трансформатор отключится.

    Струйная защита

    Используется в трансформаторах с первичными и вторичными обмотками на 110, 35, 10, 6, 3,3кВ, где присутствует возможность переключения величины напряжения под нагрузкой. Устройство РПН, как правило, размещается в отдельном баке внутри основного, который изолирует его от высоковольтных обмоток. Переключение позиций РПН под нагрузкой может обуславливать как штатные коммутационные явления, так и аварийные. Последние приводят к выбросу масла от бака к расширителю.

    Для реакции на такие повреждения и устанавливается струйная защита, так как поток масла от РПН активирует измерительный датчик. Далее происходит отключение выключателя, который обесточит обмотки трансформатора.

    Максимальная токовая защита

    Максимальная токовая защита применяется для срабатывания в ответ на токи КЗ, расположенные в непосредственной близости к источнику. Сюда относятся повреждения как на обмотках, так и на ближайших шинах подстанции, в окружающем оборудовании и ит.д.

    На практике выделяют большое количество вариантов исполнения МТЗ:

    • От внутренних и внешних КЗ;
    • МТЗ с комбинированным пуском по напряжению;
    • МТЗ с пуском по напряжению и фильтром напряжения обратной последовательности;
    • Обратной последовательности комбинированная с устройством против трехфазных КЗ;

    Помимо аварийных режимов для МТЗ может устанавливаться режим защиты от перегрузки. Для этого устанавливается ток срабатывания в определенных пределах. Уставка выбирается исходя из максимального значения нагрузки, чтобы не происходило срабатывания автоматического выключателя в нормальном режиме работы.

    Токовая защита нулевой последовательности

    Предназначена для защиты трансформатора от возможного замыкания как одной, так и двух фаз на землю. Это те ситуации, когда в трехфазной системе нарушится симметрия нагрузки и относительно нулевой точки сумма токов больше не будет равна нулю.

    Равновесие системы нарушится, что и спровоцирует отключение питания спустя заданный временной промежуток. Часто комбинируется с АПВ, тогда через несколько секунд происходит повторное включение выключателя, на случай если замыкание самоустранилось.

    Специальная резервная защита

    Специальная резервная защита предназначена для автономного резервирования МТЗ по токовым цепям. Может использоваться как по высокой, так и по низкой стороне трансформатора. Их действие нацелено на первичные и вторичные максимальные токи, которые могут возникнуть в непосредственной близости от защищаемого объекта. Работа СРЗ, как правило, имеет выдержку по времени относительно основных МТЗ по стороне 110 – 220 кВ.

    Токовая ступенчатая защита

    Как и предыдущий вариант, представляет собой разновидность МТЗ, которая выстраивается в ключе последовательности срабатывания для разных обмоток. Широко используется в цепях, где потребители подключаются к источнику с большими пусковыми токами. Однако чувствительность максимальной защиты имеет дополнительную привязку к напряжению, что и обеспечивает блокировку автоматического отключения в случае запитки слишком мощной нагрузки, так как просадка напряжения не достигает установленного предела.

    Ступени отстраиваются с таким временным промежутком, чтобы воздействие на выключатели нагрузки производились после основной токовой защиты.

    Защита от минимального напряжения

    В случае снижения питающего напряжения возможны два варианта развития событий – удаленное короткое замыкание, которое другими защитами распознается как большая нагрузка или подключение слишком большой суммарной нагрузки. И тот и другой вариант пагубно сказывается на работе трансформатора, поэтому и при аварийном режиме, и при перегрузке устанавливается выдержка времени, после которой происходит один из таких вариантов:

    • отключение аварийного участка;
    • вывод неприоритетных потребителей из работы;
    • автоматическое включение резерва.

    Защита трансформатора от перенапряжения и перегрузки

    Виды повреждений

    Рис. 1. Повреждения трансформаторов
    В связи с тем, что трансформатор включается в работу совместно с другими устройствами, любые повреждения на питающей линии, в низковольтных цепях или внутри бака одинаково опасны.

    Среди актуальных видов аварий следует отметить следующие:

    • Короткое замыкание между обмотками;
    • Замыкание обмотки на корпус;
    • Межфазные замыкания в линии;
    • Межвитковые замыкания;
    • Повреждение встроенного оборудования;
    • Перегрев мест подключения, электрических контактов;
    • Обрыв в цепи, нарушение целостности точек подключения или обмоток;
    • Нарушение крепления железа, расшихтовка листов при ослаблении стяжек ярма с последующим перекрытием или разрушением витков.

    Уставки

    Требования к току срабатывания.

    • Достаточность для уверенного определения аварийных ситуаций.
    • Исключение случаев срабатывания автоматики при максимальных рабочих токах потребителей и их поставарийных перегрузках. Для этого ток сработки должен превышать наибольший ток потребителя, и перегрузки после восстановления питания.
    • Согласование устройства по всем параметрам срабатывания с автоматикой соседних участков электросети. Находящихся как ближе к ИП (в основной зоне), так и дальше от него (в зоне резервирования).


    Рис.1 Защитные зоны
    Ток возврата реле в исходное положение должен быть больше рабочего тока участка сети, после устранения КЗ. Для того чтобы отключение аварийного участка оператором автоматически приводило к восстановлению питания других, обесточенных защитным устройством потребителей.

    Деление защит трансформаторов на основные и резервные

    Любой вид повреждения в трансформаторе несет потенциальную опасность, как целостности оборудования, так и надежности работы всей энергосистемы. Поэтому крайне важно грамотно отстраивать работу защит на электростанциях, тяговых и трансформаторных подстанциях, местных КТП и ТП. Для этой цели защита трансформатора условно подразделяется на две категории – основную и резервную.

    Читайте также:
    Как подключить iPad к телевизору? Как передать изображение через Wi-Fi и вывести видео на экран с помощью USB? Другие варианты подключения

    Основная защита – это такой вид автоматики, который направлен на анализ внутреннего состояния трансформатора (обмоток, железа, дополнительного оборудования). Данный тип охватывает как само устройство, так и прилегающие к нему шины, провода и т.д.

    Резервная защита охватывает те нарушения в работе, которые происходят за пределами трансформатора, но могут непосредственно повлиять на его проводники и внутренние элементы. Это всевозможные перегрузки, замыкания и перенапряжения в линиях, на смежных устройствах и т.д.


    Рис. 2. Основные и резервные защиты

    Определение защитных параметров

    Задание уставок МТЗ с блокировкой по напряжению сводятся к выбору значений выдержки времени, а также тока и напряжения срабатывания. Юстировка независимых МТЗ ограничивается подбором тех же параметров, что в предыдущем случае. Для максимальных токовых защит с зависимой и ограниченно зависимой связью понятие тока срабатывания корректируется.

    Оно означает его величину, которая ставит систему на грань срабатывания, но еще недостаточна для сработки. Время же задается для независимого участка ограниченно зависимой время токовой взаимосвязи. Причем иногда оно назначается для тока, превышающего номинальный более чем в 10 раз. Как, например, в некоторых моделях автомата «Электрон».

    Разновидности защит и их суть

    Все защиты для трансформаторов должны обладать достаточным быстродействием, чтобы вовремя отключить опасный режим. Так как при возникновении сверхбольших электрических величин он запросто приведет к разрушению изоляции, отпуску металла, возгораниям и прочим неприятным последствиям.

    Для предотвращения перегрузок выполняется установка того или иного вида защиты на трансформатор. Какая именно защита используется на понижающих подстанциях, в оборудовании распределительных устройств, определяется местными условиями и особенностями режима работы.

    Продольная дифференциальная защита

    Область применения дифференциальной токовой защиты охватывает как сам силовой трансформатор, так и окружающие его присоединения вплоть до измерителей токовой нагрузки. Нормальным режимом работы каждого трансформатора считается равномерное перераспределение нагрузки между всеми тремя фазами, когда электрический ток в каждой из них получается приблизительно одинаковым.

    Продольные дифференциальные защиты осуществляют сравнение токовой нагрузки во всех фазах. Так как ток примерно одинаков, то их геометрическая сумма должна равняться нулю. В результате сравнения получается, что токовая составляющая отсутствует или слишком мала для реакции. Но, как только произойдет замыкание одной фазы или сразу между несколькими, токи в них перестанут компенсировать друг друга, и их сумма будет отличаться от нуля, сработает дифференциальная отсечка.

    Рис. 3. Пример дифференциальной защиты

    Релейная

    Для предотвращения повреждения трансформаторов применяется достаточно большое количество релейных защит. Однако отдельного внимания заслуживает реле контроля уровня масла. Этот вид предусматривает контроль за состоянием изоляционной среды. Конструктивно реле представляет собой поплавок с контактами, который удерживается выше контактов цепи срабатывания.

    Если аварийный режим приведет к утечке масла и последующему снижению менее нормы, после которой может произойти пробой, произойдет отключение. Может располагаться в основном баке или иметь резервную релейную защиту в расширителе, которая предварительно даст сигнал о начале процесса.

    Тепловая

    Основой для тепловой защиты в трансформаторах служит классическая термопара. Место ее расположения определяется типом устройства, его мощностью и габаритами, так как перегрев может привести к нарушению изоляционных свойств, привести к термическому расширению масла.

    К наиболее эффективным местам размещения относятся:

    • в верхней части бака;
    • у высоковольтных вводов;
    • в обмотках.

    Имеет две ступени – первая производит включение резервных вентиляторов или других средств охлаждения. Вторая, если первой не удалось сбросить перегрев ниже предельного значения, производит отключение трансформатора.

    Токовая отсечка

    Рис. 4. Пример токовой отсечки
    Данный вид защиты применяется для отключения повреждения, которое могло возникнуть внутри трансформатора. Она размещается со стороны вводов защищаемого трансформатора, однако воздействие охватывает все обмотки, с которых может быть подано напряжение. Особенностью ее применения является схема питания, которая используется в соответствующей линии.

    Так для трехфазных цепей с изолированной нейтралью токовая отсечка должна устанавливаться в двух фазах. А при использовании цепей с глухозаземленной нейтралью защита должна применяться в каждом фазном присоединении. При отключении трансформатора полностью отсутствует какая-либо выдержка времени.

    Недостатком отсечки является срабатывание исключительно на токи большой величины. Поэтому некоторые межфазные КЗ, межвитковых или КЗ на землю в цепи с изолированной нейтралью могут остаться незамеченными. На практике это один из самых простых способов, отключающих трансформатор в аварийном режиме.

    Газовая защита

    Газовое реле, как вид защиты, нашло широкое применение в маслонаполненных трансформаторах, где роль диэлектрика, разделяющего токоведущие элементы и заземленную конструкцию корпуса, выполняет трансформаторное масло. В нормальном режиме работы понижающие трансформаторы не воздействуют на жидкий диэлектрик, и масло пребывает в постоянном физическом состоянии.

    Но, в случае возникновения межвитковых замыканий, контакта проводников со сталью или других ситуаций внутри бака горение дуги или разогрев металла приводит к локальному закипанию масла. От этого места и начинается выделение газов, которые поднимаются в верхнюю точку емкости.

    Рис. 5. Пример газовой защиты

    Читайте также:
    Как сшить юбку пачку?

    Для всей емкости верхняя точка – это расширительный бак, поэтому устанавливают газовое реле в соединительной трубе между расширителем и баком трансформатора. Конструктивно газовая защита представляет собой поплавок, с двумя контактами. При погружении в масло поплавок находится в незамкнутом положении. Как только выделившиеся газы поднимутся по трубе, поплавок упадет и замкнет контакты, масляный трансформатор отключится.

    Струйная защита

    Используется в трансформаторах с первичными и вторичными обмотками на 110, 35, 10, 6, 3,3кВ, где присутствует возможность переключения величины напряжения под нагрузкой. Устройство РПН, как правило, размещается в отдельном баке внутри основного, который изолирует его от высоковольтных обмоток. Переключение позиций РПН под нагрузкой может обуславливать как штатные коммутационные явления, так и аварийные. Последние приводят к выбросу масла от бака к расширителю.

    Для реакции на такие повреждения и устанавливается струйная защита, так как поток масла от РПН активирует измерительный датчик. Далее происходит отключение выключателя, который обесточит обмотки трансформатора.

    Максимальная токовая защита

    Рис. 6. Пример максимальной токовой защиты
    Максимальная токовая защита применяется для срабатывания в ответ на токи КЗ, расположенные в непосредственной близости к источнику. Сюда относятся повреждения как на обмотках, так и на ближайших шинах подстанции, в окружающем оборудовании и ит.д.

    На практике выделяют большое количество вариантов исполнения МТЗ:

    • От внутренних и внешних КЗ;
    • МТЗ с комбинированным пуском по напряжению;
    • МТЗ с пуском по напряжению и фильтром напряжения обратной последовательности;
    • Обратной последовательности комбинированная с устройством против трехфазных КЗ;

    Помимо аварийных режимов для МТЗ может устанавливаться режим защиты от перегрузки. Для этого устанавливается ток срабатывания в определенных пределах. Уставка выбирается исходя из максимального значения нагрузки, чтобы не происходило срабатывания автоматического выключателя в нормальном режиме работы.

    Токовая защита нулевой последовательности

    Рис. 7. Пример токовой защиты нулевой последовательности
    Предназначена для защиты трансформатора от возможного замыкания как одной, так и двух фаз на землю. Это те ситуации, когда в трехфазной системе нарушится симметрия нагрузки и относительно нулевой точки сумма токов больше не будет равна нулю.

    Равновесие системы нарушится, что и спровоцирует отключение питания спустя заданный временной промежуток. Часто комбинируется с АПВ, тогда через несколько секунд происходит повторное включение выключателя, на случай если замыкание самоустранилось.

    Специальная резервная защита

    Специальная резервная защита предназначена для автономного резервирования МТЗ по токовым цепям. Может использоваться как по высокой, так и по низкой стороне трансформатора. Их действие нацелено на первичные и вторичные максимальные токи, которые могут возникнуть в непосредственной близости от защищаемого объекта. Работа СРЗ, как правило, имеет выдержку по времени относительно основных МТЗ по стороне 110 – 220 кВ.

    Токовая ступенчатая защита

    Как и предыдущий вариант, представляет собой разновидность МТЗ, которая выстраивается в ключе последовательности срабатывания для разных обмоток. Широко используется в цепях, где потребители подключаются к источнику с большими пусковыми токами. Однако чувствительность максимальной защиты имеет дополнительную привязку к напряжению, что и обеспечивает блокировку автоматического отключения в случае запитки слишком мощной нагрузки, так как просадка напряжения не достигает установленного предела.

    Ступени отстраиваются с таким временным промежутком, чтобы воздействие на выключатели нагрузки производились после основной токовой защиты.

    Защита от минимального напряжения

    В случае снижения питающего напряжения возможны два варианта развития событий – удаленное короткое замыкание, которое другими защитами распознается как большая нагрузка или подключение слишком большой суммарной нагрузки. И тот и другой вариант пагубно сказывается на работе трансформатора, поэтому и при аварийном режиме, и при перегрузке устанавливается выдержка времени, после которой происходит один из таких вариантов:

    • отключение аварийного участка;
    • вывод неприоритетных потребителей из работы;
    • автоматическое включение резерва.

    Более подробно о таком типе защиты в статье

    Инсталляция МТЗ

    При КЗ электроток идет от источника питания к месту замыкания.

    Поэтому чем ближе к ИП установлен блок защитного устройства, тем обширнее участок сети на возникновение, неисправности в котором она будет реагировать. К примеру, рассмотрим защиту понижающего трансформатора. Автоматика, установленная на кабель высокого напряжения ближе к ИП, среагирует на возникновение неисправности этого кабеля, устройств коммутации, самого трансформатора, проводки низкого напряжения и подключенных к ней потребителей. А при ее установке на шины пониженного напряжения возникающие дефекты трансформатора и подвода питающего напряжения останутся «незамеченными».

    Следовательно, для максимального контроля участка сети защитой ее необходимо устанавливать на кабель, подающий питание возможно ближе к источнику. Но 1 защитное устройство для всего участка сети удобно в эксплуатации только при небольшом количестве потребителей на нем. Так как защитное отключение участка с большим числом электроприемников, во-первых, обесточивает не только вышедшей из строя потребитель, но и все исправные. А во-вторых не позволяет определить, в какой зоне произошла авария. Поэтому для удобства работы и облегчения содержания электросети в исправном состоянии следует также установить автоматику на стороне низкого напряжения.

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: